JPH0421336B2 - - Google Patents
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- JPH0421336B2 JPH0421336B2 JP59179178A JP17917884A JPH0421336B2 JP H0421336 B2 JPH0421336 B2 JP H0421336B2 JP 59179178 A JP59179178 A JP 59179178A JP 17917884 A JP17917884 A JP 17917884A JP H0421336 B2 JPH0421336 B2 JP H0421336B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/7606—Transistor-like structures, e.g. hot electron transistor [HET]; metal base transistor [MBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
- H01L29/151—Compositional structures
- H01L29/152—Compositional structures with quantum effects only in vertical direction, i.e. layered structures with quantum effects solely resulting from vertical potential variation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/155—Comprising only semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/201—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including two or more compounds, e.g. alloys
- H01L29/205—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including two or more compounds, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Bipolar Transistors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ホツト・エレクトロン・トランジス
タに対して超格子（super lattice：SL）の技術
を応用することに依り得られた高速半導体装置に
関する。 〔従来の技術〕 ホツト・エレクトロン・トランジスタの原理は
ミード（C.A.Mead JAP 32 644 1961）が提
案した金属膜と酸化膜とを積層した構造のものに
依つて古くから知られているが半導体装置として
は実用にならなかつた。 近年、分子線エピタキシヤル成長（molecular
beam epitaxy：MBE）技術が進歩したこともあ
つて、前記金属膜を例えばｎ型GaAs層に、ま
た、前記酸化膜を例えばAlGaAs層にそれぞれ変
えたホツト・エレクトロン・トランジスタの開発
が盛んである。 第５図はそのようなホツト・エレクトロン・ト
ランジスタの動作時に於けるエネルギ・バンド・
ダイヤグラムのコンダクシヨン・バンドの底を表
す線図である。 図に於いて、１はｎ型GaAsエミツタ層、２は
ノン・ドープのAlGaAsエミツタ側ポテンシヤ
ル・バリヤ層、３はｎ型GaAsベース層、４はノ
ン・ドープのAlGaAsコレクタ側ポテンシヤル・
バリヤ層、５はｎ型GaAsコレクタ層、EFEはエ
ミツタに於ける擬似フエルミ・レベル、EFBはベ
ースに於ける擬似フエルミ・レベル、EFCはコレ
クタに於ける擬似フエルミ・レベル、ｅは
AlGaAsエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２を
トンネリングしたホツト・エレクトロン、ΔECは
AlGaAsとGaAsの伝導帯エネルギ差をそれぞれ
示している。 このようなホツト・エレクトロン・トランジス
タでは、コレクタ層５とエミツタ層１間にバイア
ス電圧を印加しておき、そして、図示の極性、即
ち、ベース層３に（＋）の、また、エミツタ層１
に（−）の電圧が印加されるとエミツタ側ポテン
シヤル・バリヤ層２の傾斜が大きくなり、その結
果、バリヤが薄くなつた状態となり、エミツタ層
１から注入されるエレクトロンは記号ｅで示して
あるようにエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２
をトンネリングしてベース層３に注入され、そこ
ではエレクトロンｅがもつポテンシヤル・エネル
ギが運動エネルギに変えられ、高速のホツト・エ
レクトロンになつて散乱を受けることなくコレク
タ側ポテンシヤル・バリヤ層４を越えてコレクタ
層５に注入されるものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記ホツト・エレクトロン・トランジスタに於
いて、エミツタ層１からベース層３に注入するエ
レクトロンを多量にして大きな電流を流す為には
ベース層３及びエミツタ層１間に印加する電圧を
高めることが必要である。 然しながら、そのように電圧を高くした場合、
エミツタ層１からベース層３に注入されるエレク
トロンのエネルギは大になる。 一般に、GaAs中にはΓバレー、Ｌバレー、Ｘ
バレー等が存在していることは良く知られ、エレ
クトロンがΓバレーに存在している場合は実効質
量が小さく且つ移動度は高いが、ＬバレーやＸバ
レーに存在する場合は実効質量が大きく且つ移度
度は低くなる。 前記ホツト・エレクトロン・トランジスタに於
いて、エミツタ層１からベース層３に注入される
エレクトロンのエネルギが大になるとΓバレーか
らＬバレー或いはＸバレーへと遷移を生じ、イン
ター・バレー（inter valley）散乱を受けてコレ
クタに到達しない現象が発生する。 本発明の高速半導体装置に於いては、エミツタ
層からエレクトロンをベース層に注入する際、イ
ンター・バレー散乱を受けることなく適当のエネ
ルギで注入することを可能とし、ホツト・エレク
トロンの輸送効率を向上できるようにする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の高速半導体装置では、エミツタ層とベ
ース層との間に超格子層からなるポテンシヤル・
バリヤ層を介在させてキヤリヤの注入源としてい
る。 〔作用〕 例えば、極薄GaAs膜を極薄AlAs膜で挟んだヘ
テロ接合を形成すると、そのヘテロ界面に垂直な
方向のエレクトロンの運動は量子化され、所謂、
GaAs量子井戸（quantum well：QW）が形成さ
れる。このようなヘテロ接合を多層化し、AlAs
層の厚みを低減した超格子構造では、QW間の結
合が大きくなり、その間に小さなエネルギ帯が形
成される。 本発明では、この現象を利用しているものであ
り、次に、これを図について説明する。 第１図は本発明の高速半導体装置に於ける原理
を説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム
であつて、コンダクシヨン・バンドの底を表して
いる。尚、この図では第５図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示してある。 この高速半導体装置が第５図に付いて説明した
ホツト・エレクトロン・トランジスタと相違する
点は、エミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２が超
格子層で構成されていることである。 即ち、エミツタ層ポテンシヤル・バリヤ層２は
厚さ30〔Å〕程度のAlAs層２Ａと同じく厚さ30
〔Å〕程度のGaAs層２Ｂを多層に積層した超格
子層からなつていて、エネルギ・バンドとしては
QWが生成されている。 この構成によれば、各QW間の結合が大になつ
て、小さいエネルギ帯６（グランド・サブ・バン
ド）が生成され、エミツタ層１とベース層３との
間に図示の極性に電圧を印加すると、エネルギ帯
６を介してベース層３にホツト・エレクトロンが
注入されるものである。 この場合のホツト・エレクトロンのエネルギは
超格子の周期及び超格子を形成する半導体層の厚
みを制御することに依り任意に選択することがで
きる。 ベース層３を適度に薄く形成しておけば、そこ
に注入されたホツト・エレクトロンは、バリステ
イツクに、即ち、殆ど散乱されずに輸送されてコ
レクタ層５に到達する。 〔実施例〕 第２図及び第３図は本発明一実施例を製造する
場合について説明する為の工程要所に於ける半導
体装置の要部切断側面図である。 第２図参照 (a) 分子線エピタキシヤル成長（molecular
beam epitaxy：MBE）法を適用することに依
り、半絶縁性GaAs基板１１上にｎ型GaAsコ
レクタ・コンタクト層１２、ｎ型GaAsコレク
タ層１３、ノン・ドープAl0.3Ga0.7Asコレクタ
側ポテンシヤル・バリヤ層１４、ｎ型GaAsベ
ース層１５、ノン・ドープAlAs層１６Ａ及び
ノン・ドープGaAs層１６Ｂからなる超格子層
のエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層１６、ノ
ン・ドープAlXGa1-XAsグレード層１７、n+型
GaAsエミツタ層１８を成長させる。 この場合の各層に於けるデータは次の通りであ
る。 ｎ型GaAsコレクタ・コンタクト層１２ 不純物濃度：２×1018〔cm-3〕 厚さ：5000〔Å〕 ｎ型GaAsコレクタ層１３ 不純物濃度：５×1017〔cm-3〕 厚さ：2000〔Å〕 ノン・ドープAl0.3Ga0.7Asコレクタ側ポテ
ンシヤル・バリヤ層１４ 厚さ：1500〔Å〕 ｎ型GaAsベース層１５ 不純物濃度：５×1017〔cm-3〕 厚さ：1000〔Å〕 AlAs層１６Ａ及びGaAs層１６Ｂ 厚さ：30〔Å〕 ノン・ドープAlXGa1-XAsグレード層１７ 厚さ：100〔Å〕 ｘ値：0.3〜０ n+型GaAsエミツタ層１８ 第３図参照 (b) 通常のフオト・リソグラフイ技術を適用する
ことに依り、表面からn+型GaAsコレクタ・コ
ンタクト層１２に達するメサ・エツチングを行
つて該コレクタ・コンタクト層１２の一部を表
出させる。 (c) 通常のフオト・リソグラフイ技術を適用する
ことに依り、表面からｎ型GaAsベース層１５
にたつするメサ・エツチングを行つて該ベース
層１５の一部を表出させる。 (d) 蒸着法を適用することに依り、金（Au）・ゲ
ルマニウム（Ge）／Au膜を形成し、それを通
常のフオト・リソグラフイ技術にてパターニン
グし、コレクタ電極１９、ベース電極２０、エ
ミツタ電極２１を形成する。 前記のようにして製造した半導体装置に於ける
ホツト・エレクトロンの輸送効率と考えて良いベ
ース接地の電流増幅率は0.75、また、エミツタ接
地の電流増幅率は３であつた。尚、このデータは
77〔Ｋ〕の温度中で得られたものである。 因に、従来のこの種の半導体装置に於けるベー
ス接地の電流増幅率は0.5程度、また、エミツタ
接地の電流増幅率は１程度である。 ところで、第２図及び第３図に関して説明した
実施例には、第１図に関して説明した半導体装置
では存在しなかつたAlXGa1-XAsグレード層１７
が設けられている。 そのような構成を採つた理由を第４図を参照し
て説明する。 第４図は第１図と同様なエネルギ・バンド・ダ
イヤグラムであつて、第２図及び第３図に関して
説明した部分と同部分は同記号で指示してある。
尚、図の左右両端に見られる伝導帯の底のピーク
は、半導体とオーミツク電極との接合に起因して
現れているものである。 このエネルギ・バンドが第１図に示したエネル
ギ・バンドと相違する点は、第２図及び第３図に
示したようにAlXGa1-XAsグレード層１７をエミ
ツタ層１８とエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層
１６との間に介在させたことに依り、グレード層
１７の領域に於けるコンダクシヨン・バンドがエ
ミツタ層１８側からエミツタ側ポテンシヤル・バ
リヤ層１６側にかけて次第に上昇してエネルギ帯
６に連なつていることである。 このようにすると、エミツタ層１８からのエレ
クトロンはエネルギ帯６に注入され易くなる。即
ち、エネルギ帯６にはグレード層１７とエミツタ
側ポテンシヤル・バリヤ層１６との界面に到達し
たエレクトロンが次々と注入されることになるの
であるが、そのエレクトロンは該界面に到達する
までにグレード層１７の存在でエネルギ的に底上
げされた状態になつている為、エネルギ帯６のレ
ベルとエレクトロンがもつエネルギ・レベルとの
差は僅かとなり、従つて、小さいエネルギ（この
場合は小さいベース・エミツタ間電圧VBE）を与
えることで容易に注入することが可能となる。 〔発明の効果〕 本発明に依る高速半導体装置に於いては、エミ
ツタ層及びベース層及びコレクタ層と、前記エミ
ツタ層とベース層との間に介挿されてサブ・バン
ドが生成される井戸層並びに該井戸層を挟むよう
に設けられたバリヤ層で構成された超格子構造を
有するエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層と、前
記ベース層とコレクタ層との間に介挿されたコレ
クタ側ポテンシヤル・バリヤ層とを備えてなり、
前記エミツタ層はエミツタ・ベース間が無バイア
スである場合に該エミツタ層に於ける伝導帯の底
のレベルが前記サブ・バンドのレベルよりも低く
なる材料で構成されている。 このような構成を採ることに依つて、ベース層
に注入されたホツト・エレクトロンは、バリステ
イツクに、即ち、殆ど散乱を受けることなく輸送
されてコレクタ層に到達することができ、ホツ
ト・エレクトロンの輸送効率が向上する。
タに対して超格子（super lattice：SL）の技術
を応用することに依り得られた高速半導体装置に
関する。 〔従来の技術〕 ホツト・エレクトロン・トランジスタの原理は
ミード（C.A.Mead JAP 32 644 1961）が提
案した金属膜と酸化膜とを積層した構造のものに
依つて古くから知られているが半導体装置として
は実用にならなかつた。 近年、分子線エピタキシヤル成長（molecular
beam epitaxy：MBE）技術が進歩したこともあ
つて、前記金属膜を例えばｎ型GaAs層に、ま
た、前記酸化膜を例えばAlGaAs層にそれぞれ変
えたホツト・エレクトロン・トランジスタの開発
が盛んである。 第５図はそのようなホツト・エレクトロン・ト
ランジスタの動作時に於けるエネルギ・バンド・
ダイヤグラムのコンダクシヨン・バンドの底を表
す線図である。 図に於いて、１はｎ型GaAsエミツタ層、２は
ノン・ドープのAlGaAsエミツタ側ポテンシヤ
ル・バリヤ層、３はｎ型GaAsベース層、４はノ
ン・ドープのAlGaAsコレクタ側ポテンシヤル・
バリヤ層、５はｎ型GaAsコレクタ層、EFEはエ
ミツタに於ける擬似フエルミ・レベル、EFBはベ
ースに於ける擬似フエルミ・レベル、EFCはコレ
クタに於ける擬似フエルミ・レベル、ｅは
AlGaAsエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２を
トンネリングしたホツト・エレクトロン、ΔECは
AlGaAsとGaAsの伝導帯エネルギ差をそれぞれ
示している。 このようなホツト・エレクトロン・トランジス
タでは、コレクタ層５とエミツタ層１間にバイア
ス電圧を印加しておき、そして、図示の極性、即
ち、ベース層３に（＋）の、また、エミツタ層１
に（−）の電圧が印加されるとエミツタ側ポテン
シヤル・バリヤ層２の傾斜が大きくなり、その結
果、バリヤが薄くなつた状態となり、エミツタ層
１から注入されるエレクトロンは記号ｅで示して
あるようにエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２
をトンネリングしてベース層３に注入され、そこ
ではエレクトロンｅがもつポテンシヤル・エネル
ギが運動エネルギに変えられ、高速のホツト・エ
レクトロンになつて散乱を受けることなくコレク
タ側ポテンシヤル・バリヤ層４を越えてコレクタ
層５に注入されるものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記ホツト・エレクトロン・トランジスタに於
いて、エミツタ層１からベース層３に注入するエ
レクトロンを多量にして大きな電流を流す為には
ベース層３及びエミツタ層１間に印加する電圧を
高めることが必要である。 然しながら、そのように電圧を高くした場合、
エミツタ層１からベース層３に注入されるエレク
トロンのエネルギは大になる。 一般に、GaAs中にはΓバレー、Ｌバレー、Ｘ
バレー等が存在していることは良く知られ、エレ
クトロンがΓバレーに存在している場合は実効質
量が小さく且つ移動度は高いが、ＬバレーやＸバ
レーに存在する場合は実効質量が大きく且つ移度
度は低くなる。 前記ホツト・エレクトロン・トランジスタに於
いて、エミツタ層１からベース層３に注入される
エレクトロンのエネルギが大になるとΓバレーか
らＬバレー或いはＸバレーへと遷移を生じ、イン
ター・バレー（inter valley）散乱を受けてコレ
クタに到達しない現象が発生する。 本発明の高速半導体装置に於いては、エミツタ
層からエレクトロンをベース層に注入する際、イ
ンター・バレー散乱を受けることなく適当のエネ
ルギで注入することを可能とし、ホツト・エレク
トロンの輸送効率を向上できるようにする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の高速半導体装置では、エミツタ層とベ
ース層との間に超格子層からなるポテンシヤル・
バリヤ層を介在させてキヤリヤの注入源としてい
る。 〔作用〕 例えば、極薄GaAs膜を極薄AlAs膜で挟んだヘ
テロ接合を形成すると、そのヘテロ界面に垂直な
方向のエレクトロンの運動は量子化され、所謂、
GaAs量子井戸（quantum well：QW）が形成さ
れる。このようなヘテロ接合を多層化し、AlAs
層の厚みを低減した超格子構造では、QW間の結
合が大きくなり、その間に小さなエネルギ帯が形
成される。 本発明では、この現象を利用しているものであ
り、次に、これを図について説明する。 第１図は本発明の高速半導体装置に於ける原理
を説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム
であつて、コンダクシヨン・バンドの底を表して
いる。尚、この図では第５図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示してある。 この高速半導体装置が第５図に付いて説明した
ホツト・エレクトロン・トランジスタと相違する
点は、エミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層２が超
格子層で構成されていることである。 即ち、エミツタ層ポテンシヤル・バリヤ層２は
厚さ30〔Å〕程度のAlAs層２Ａと同じく厚さ30
〔Å〕程度のGaAs層２Ｂを多層に積層した超格
子層からなつていて、エネルギ・バンドとしては
QWが生成されている。 この構成によれば、各QW間の結合が大になつ
て、小さいエネルギ帯６（グランド・サブ・バン
ド）が生成され、エミツタ層１とベース層３との
間に図示の極性に電圧を印加すると、エネルギ帯
６を介してベース層３にホツト・エレクトロンが
注入されるものである。 この場合のホツト・エレクトロンのエネルギは
超格子の周期及び超格子を形成する半導体層の厚
みを制御することに依り任意に選択することがで
きる。 ベース層３を適度に薄く形成しておけば、そこ
に注入されたホツト・エレクトロンは、バリステ
イツクに、即ち、殆ど散乱されずに輸送されてコ
レクタ層５に到達する。 〔実施例〕 第２図及び第３図は本発明一実施例を製造する
場合について説明する為の工程要所に於ける半導
体装置の要部切断側面図である。 第２図参照 (a) 分子線エピタキシヤル成長（molecular
beam epitaxy：MBE）法を適用することに依
り、半絶縁性GaAs基板１１上にｎ型GaAsコ
レクタ・コンタクト層１２、ｎ型GaAsコレク
タ層１３、ノン・ドープAl0.3Ga0.7Asコレクタ
側ポテンシヤル・バリヤ層１４、ｎ型GaAsベ
ース層１５、ノン・ドープAlAs層１６Ａ及び
ノン・ドープGaAs層１６Ｂからなる超格子層
のエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層１６、ノ
ン・ドープAlXGa1-XAsグレード層１７、n+型
GaAsエミツタ層１８を成長させる。 この場合の各層に於けるデータは次の通りであ
る。 ｎ型GaAsコレクタ・コンタクト層１２ 不純物濃度：２×1018〔cm-3〕 厚さ：5000〔Å〕 ｎ型GaAsコレクタ層１３ 不純物濃度：５×1017〔cm-3〕 厚さ：2000〔Å〕 ノン・ドープAl0.3Ga0.7Asコレクタ側ポテ
ンシヤル・バリヤ層１４ 厚さ：1500〔Å〕 ｎ型GaAsベース層１５ 不純物濃度：５×1017〔cm-3〕 厚さ：1000〔Å〕 AlAs層１６Ａ及びGaAs層１６Ｂ 厚さ：30〔Å〕 ノン・ドープAlXGa1-XAsグレード層１７ 厚さ：100〔Å〕 ｘ値：0.3〜０ n+型GaAsエミツタ層１８ 第３図参照 (b) 通常のフオト・リソグラフイ技術を適用する
ことに依り、表面からn+型GaAsコレクタ・コ
ンタクト層１２に達するメサ・エツチングを行
つて該コレクタ・コンタクト層１２の一部を表
出させる。 (c) 通常のフオト・リソグラフイ技術を適用する
ことに依り、表面からｎ型GaAsベース層１５
にたつするメサ・エツチングを行つて該ベース
層１５の一部を表出させる。 (d) 蒸着法を適用することに依り、金（Au）・ゲ
ルマニウム（Ge）／Au膜を形成し、それを通
常のフオト・リソグラフイ技術にてパターニン
グし、コレクタ電極１９、ベース電極２０、エ
ミツタ電極２１を形成する。 前記のようにして製造した半導体装置に於ける
ホツト・エレクトロンの輸送効率と考えて良いベ
ース接地の電流増幅率は0.75、また、エミツタ接
地の電流増幅率は３であつた。尚、このデータは
77〔Ｋ〕の温度中で得られたものである。 因に、従来のこの種の半導体装置に於けるベー
ス接地の電流増幅率は0.5程度、また、エミツタ
接地の電流増幅率は１程度である。 ところで、第２図及び第３図に関して説明した
実施例には、第１図に関して説明した半導体装置
では存在しなかつたAlXGa1-XAsグレード層１７
が設けられている。 そのような構成を採つた理由を第４図を参照し
て説明する。 第４図は第１図と同様なエネルギ・バンド・ダ
イヤグラムであつて、第２図及び第３図に関して
説明した部分と同部分は同記号で指示してある。
尚、図の左右両端に見られる伝導帯の底のピーク
は、半導体とオーミツク電極との接合に起因して
現れているものである。 このエネルギ・バンドが第１図に示したエネル
ギ・バンドと相違する点は、第２図及び第３図に
示したようにAlXGa1-XAsグレード層１７をエミ
ツタ層１８とエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層
１６との間に介在させたことに依り、グレード層
１７の領域に於けるコンダクシヨン・バンドがエ
ミツタ層１８側からエミツタ側ポテンシヤル・バ
リヤ層１６側にかけて次第に上昇してエネルギ帯
６に連なつていることである。 このようにすると、エミツタ層１８からのエレ
クトロンはエネルギ帯６に注入され易くなる。即
ち、エネルギ帯６にはグレード層１７とエミツタ
側ポテンシヤル・バリヤ層１６との界面に到達し
たエレクトロンが次々と注入されることになるの
であるが、そのエレクトロンは該界面に到達する
までにグレード層１７の存在でエネルギ的に底上
げされた状態になつている為、エネルギ帯６のレ
ベルとエレクトロンがもつエネルギ・レベルとの
差は僅かとなり、従つて、小さいエネルギ（この
場合は小さいベース・エミツタ間電圧VBE）を与
えることで容易に注入することが可能となる。 〔発明の効果〕 本発明に依る高速半導体装置に於いては、エミ
ツタ層及びベース層及びコレクタ層と、前記エミ
ツタ層とベース層との間に介挿されてサブ・バン
ドが生成される井戸層並びに該井戸層を挟むよう
に設けられたバリヤ層で構成された超格子構造を
有するエミツタ側ポテンシヤル・バリヤ層と、前
記ベース層とコレクタ層との間に介挿されたコレ
クタ側ポテンシヤル・バリヤ層とを備えてなり、
前記エミツタ層はエミツタ・ベース間が無バイア
スである場合に該エミツタ層に於ける伝導帯の底
のレベルが前記サブ・バンドのレベルよりも低く
なる材料で構成されている。 このような構成を採ることに依つて、ベース層
に注入されたホツト・エレクトロンは、バリステ
イツクに、即ち、殆ど散乱を受けることなく輸送
されてコレクタ層に到達することができ、ホツ
ト・エレクトロンの輸送効率が向上する。
第１図は本発明に依る半導体装置の原理を説明
する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第２
図及び第３図は本発明一実施例を製造する場合に
ついて説明するのに必要な工程要所に於ける半導
体装置の要部切断側面図、第４図は第２図及び第
３図について説明した本発明一実施例に関するエ
ネルギ・バンド・ダイヤグラム、第５図はホツ
ト・エレクトロン・トランジスタのエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。 図に於いて、１１は半絶縁性GaAs基板、１２
はｎ型GaAsコレクタ・コンタクト層、１３はｎ
型GaAsコレクタ層、１４はノン・ドープAl0.3
Ga0.7Asコレクタ側ポテンシヤル・バリヤ層、１
５はｎ型GaAsベース層、１６はエミツタ側ポテ
ンシヤル・バリヤ層、１６Ａはノン・ドープ
AlAs層、１６Ｂはノン・ドープGaAs層、１７は
ノン・ドープAlXGa1-XAsグレード層、１８はn+
型GaAsエミツタ層、１９はコレクタ電極、２０
はベース電極、２１はエミツタ電極をそれぞれ示
している。
する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第２
図及び第３図は本発明一実施例を製造する場合に
ついて説明するのに必要な工程要所に於ける半導
体装置の要部切断側面図、第４図は第２図及び第
３図について説明した本発明一実施例に関するエ
ネルギ・バンド・ダイヤグラム、第５図はホツ
ト・エレクトロン・トランジスタのエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。 図に於いて、１１は半絶縁性GaAs基板、１２
はｎ型GaAsコレクタ・コンタクト層、１３はｎ
型GaAsコレクタ層、１４はノン・ドープAl0.3
Ga0.7Asコレクタ側ポテンシヤル・バリヤ層、１
５はｎ型GaAsベース層、１６はエミツタ側ポテ
ンシヤル・バリヤ層、１６Ａはノン・ドープ
AlAs層、１６Ｂはノン・ドープGaAs層、１７は
ノン・ドープAlXGa1-XAsグレード層、１８はn+
型GaAsエミツタ層、１９はコレクタ電極、２０
はベース電極、２１はエミツタ電極をそれぞれ示
している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エミツタ層及びベース層及びコレクタ層と、 前記エミツタ層とベース層との間に介挿されて
サブ・バンドが生成される井戸層並びに該井戸層
を挟むように設けられたバリヤ層で構成された超
格子構造を有するエミツタ側ポテンシヤル・バリ
ヤ層と、 前記ベース層とコレクタ層との間に介挿された
コレクタ側ポテンシヤル・バリヤ層と を備えてなり、 前記エミツタ層はエミツタ・ベース間が無バイ
アスである場合に該エミツタ層に於ける伝導帯の
底のレベルが前記サブ・バンドのレベルよりも低
くなる材料で構成されてなること を特徴とする高速半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59179178A JPS6158268A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 高速半導体装置 |
| US06/754,416 US4712121A (en) | 1984-08-30 | 1985-07-12 | High-speed semiconductor device |
| EP85401440A EP0177374B1 (en) | 1984-08-30 | 1985-07-15 | High-speed semiconductor device |
| DE8585401440T DE3585864D1 (de) | 1984-08-30 | 1985-07-15 | Hochgeschwindigkeitshalbleiteranordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59179178A JPS6158268A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 高速半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158268A JPS6158268A (ja) | 1986-03-25 |
| JPH0421336B2 true JPH0421336B2 (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=16061296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59179178A Granted JPS6158268A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 高速半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4712121A (ja) |
| EP (1) | EP0177374B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6158268A (ja) |
| DE (1) | DE3585864D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5214297A (en) * | 1984-11-19 | 1993-05-25 | Fujitsu Limited | High-speed semiconductor device |
| JPS61198776A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法 |
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- 1985-07-15 EP EP85401440A patent/EP0177374B1/en not_active Expired - Lifetime
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